装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与设计.

1、3.2 装配式钢筋混凝土简支梁桥的构造与设计装配式钢筋混凝土简支梁桥受力明确，构造简单，施工方便，便于工业化生产，可节省大量的模板和支架，降低劳动强度，缩短工期，因此在小跨径桥梁中，尤其是标准跨径为1325m 的桥梁，成为应用最多的桥型。3.2.1横截面设计梁桥的横截面设计主要是确定横截面的布置形式，包括主梁截面形式、主梁间距、截面各部尺寸等，它与立面布置、建筑高度、施工方法、美观要求及经济用料等因素有关。1横截面形式装配式钢筋混凝土简支梁桥横截面最基本的类型为T 形。我国目前用得最多的装配式简支梁桥是图 3.15a 所示的 T 形梁桥。T 形梁的翼板构成桥梁的行车道板，直接承受车辆和人群荷载

2、的作用，又是主梁的受压翼缘。它的优点是：外形简单，制造方便，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助横隔梁连接，整体性较好，接头也较方便。但构件的截面形a）b）c）d）图 3.15装配式简支梁桥的横截面状不稳定，运输和安装较麻烦；横向接头正好位于桥面板的跨中，对板的受力不利。装配式钢筋混凝土T 梁的常用跨径约为7.5 25m。箱形截面梁由于受拉区混凝土不参与工作，多余的底板徒然增大了自重，所以一般不适用于钢筋混凝土简支梁桥。下面即重点介绍装配式钢筋混凝土T 形梁桥的构造和设计，图3.16 即为该类桥梁上部构造的典型概貌。图 3.16 装配式 T 形简支梁桥概貌2主梁布置对于一定的跨径和桥面宽

3、度（包括行车道和人行道）的桥梁，确定出适当的主梁间距（或片数），是构造布置中首先需要解决的重要课题。应从材料用量经济，尽可能减少预制工作量，考虑构件的吊装重量及保证翼板的刚度等方面综合考虑确定。显然，主梁间距越大，主梁的片数就越少，预制工作量就少，但构件的吊装重量增大，使运输和架设工作趋于复杂，同时桥面板的跨径增大， 悬臂翼缘板端部较大的挠度对引起桥面接缝处纵向裂缝的可能性也增大。根据建桥经验， 装配式钢筋混凝土T 形简支梁桥的主梁间距一般在1.5 2.3m 之间。公路桥涵设计图 （JT/GQS 02584）中所采用的主梁间距为2.2m，预制宽度为1.6m，吊装后接缝宽度为0.6m，当前采用较

4、多。3主梁细部尺寸（1）主梁梁肋尺寸主梁的合理高度与主梁的跨径、 活载的大小等有关。 经济分析表明， 梁高与跨径之比 （俗称高跨比） 的经济范围大约在 1/11 1/18 ，跨径大的取用偏小的比值。 我国标准设计为 10m、13m、16m 和 20m四种跨径，其梁高分别为 0.8 0.9m, 0.9 1.0m, 1.0 1.1m，1.1 1.3m。主梁高度受限制时，高跨比就要适当减小，致使钢筋用量增加，增加造价。主梁梁肋的宽度， 应满足主拉应力强度和抗剪强度要求， 以及不致使捣固混凝土发生困难。梁肋宽度多采用 160240mm，一般不应小于 140mm，且不小于梁肋高度的 1/15 。钢筋混凝

5、土简支梁一般沿跨径方向做成等截面的形式，以便于预制施工。（ 2）主梁翼板尺寸一般装配式主梁翼板的宽度视主梁间距而定，在实际预制时， 翼板的宽度应比主梁间距小 2cm，以便在安装过程中易于调整T 梁的位置和制作上的误差。在中小跨径的钢筋混凝土简支T 形梁中，翼板的厚度主要满足桥面板承受车辆局部荷载（即强度）的要求，另外还应满足构造最小尺寸的要求。根据受力特点，翼板通常都做成变厚度的，即端部较薄，向根部逐渐加厚。为了保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的l/10 。翼板的端部尺寸一般不应小于100mm；横向整体现浇连接的预制 T 形截面梁，悬臂端厚度不应小于140mm

6、。3.2.2配筋构造装配式 T 形简支梁桥的钢筋可分为纵向主钢筋、架立钢筋、 斜钢筋、 箍筋和分布钢筋等几种。1钢筋最小保护层厚度为了防护钢筋免于锈蚀，钢筋至梁体边缘的净距，应符合?桥规 ?（JTG D62）规定的钢筋最小混凝土保护层厚度要求（见表3.1 ）。主钢筋的最小混凝土保护层厚度：类环境条件为 30cm,类环境条件为40cm,、类环境条件为45cm。表 3.1普通钢筋和预应力直线形钢筋最小混凝土保护层厚度（mm）序 号构件 类 别环 境 条件、1基础、桩基承台基坑底面有垫层或侧面有模板（受力主筋）405060基坑底面无垫层或侧面有模板（受力主607585筋）2墩台身、挡土结构、涵洞、梁

7、、板、拱圈、拱上建筑（受力主304045筋）3人行道构件、栏杆（受力主筋）2025304箍筋2025305缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件3040456收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋152025注：1）类环境是指温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的水或土接触的环境。2 ）类环境是指严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；海滨环境。3 ）类环境是指海水环境。4 ）类环境是指受侵蚀性物质影响的环境。2钢筋布置简支梁承受正弯矩作用， 故抵抗拉力的主钢筋设置在梁肋的下缘。 随着弯矩向支点截面减小，主钢筋可在跨间适当位置处弯起。主钢筋不宜截断，如必须截断时，则应从按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强

8、度的截面至少延伸（l a + h0 ）长度，此处la 为最小锚固长度， h0 为梁截面有效高度；同时，应从按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面至少延伸 20d（环氧树脂涂层钢筋 25d），d为钢筋直径，以保证该钢筋从理论切断点起能充分受力。为保证主筋和梁端有足够的锚固长度和加强支承部分的强度，桥规规定，钢筋混凝土梁的支点处，应至少有两根且不少于总数20的下层受拉主钢筋通过。两外侧钢筋应伸出支点截面以外，并弯成直角顺梁高延伸至顶部，与顶层纵向架立钢筋相连。两侧之间不向上弯起的受拉主钢筋伸出支承截面的长度不应小于lOd（环氧树脂涂层钢筋伸出12.5d ）（图3.17a ），R235 钢筋应带半

9、圆钩（图3.17b ）。简支梁靠近支点截面的剪力较大， 需设置斜钢筋以增强梁体的抗剪强度。斜钢筋可由主钢筋弯起而成（称弯起钢筋），a）当可供弯起的主钢筋数量不足时， 需加配专门的焊接于主筋和架立筋上的斜钢筋。斜钢筋与梁轴线的夹角一般取45o。箍筋的主要作用也是增强主梁的抗剪强度。其直径不小于8mm且不小于 1/4 主钢筋直径。配筋率 ， R235钢筋不小于支承中心线sv0.18%，HRB335钢筋不小于 0.12%。其间距应不大于梁高的1/2b）和 400mm，在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高10d范围内，箍筋间距不大于 100mm。近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距

10、离处。T 形梁腹板两侧还应设置纵向分布钢筋，直径宜不小于8mm，以防止因混凝土收缩等原因产生裂缝。每个梁肋内分布钢筋的总面积取为 (0.001 0.002)bh ，式中b 为梁肋宽度，h图 3.17 梁端主钢筋的锚固为梁的高度。当梁跨较大、梁肋较薄时取用较大值。靠近下缘的受拉区应布置得密些，其间距不应大于腹板宽度，且不应大于200mm；在上部受压区则可疏些，但间距不应大于300mm。在支点附近剪力较大区段，纵向钢筋间距宜为100150mm。架立钢筋布置在梁肋的上缘，主要起固定箍筋和斜筋并使梁内全部钢筋形成骨架。受弯构件的钢筋净距应考虑浇筑混凝土时，振捣器可以顺利插入。各主筋之间的横向净距和层与

11、层之间的竖向净距，当钢筋为三层及以下时，不小于30mm，并不小于1d。在三层以上时，不小于40mm,并不小于l.25d 。图3.18焊接钢筋骨架在装配式钢筋混凝土T 形梁中， 钢筋数量众多， 为了尽可能地减小梁肋尺寸，通常将主筋叠置，并与斜筋、架立筋一起通过侧面焊缝焊接成钢筋骨架(图 3.18)。试验表明，焊接钢筋骨架整体性好，刚度大，能有效减小梁肋尺寸，钢筋的重心位置较低，还可避免大量的绑扎工作。但是，彼此焊接后的主筋与混凝土的粘结面积减小，削弱了其抗裂性，所以，应限制焊接骨架的钢筋层数 （不超过6 层），并选用较小直径的钢筋（不大于 32mm），有条件时还可将箍筋与主筋接触处点焊固结，以增

12、大其粘结强度，从而改善其抗裂性能。为了缩短接头长度，并减小焊接变形，钢筋骨架的焊接最好采用双面焊缝，但当骨架较长而不便翻身时，就可用单面焊缝。侧面焊缝设在弯起钢筋的弯折点处，并在中间直线部分适当设置短焊缝。为保证焊接质量，使焊缝处强度不低于钢筋本身强度，焊缝的图 3.19 T梁的钢筋布置长度必须满足规定：采用双面焊缝时，斜钢筋与纵向钢筋之间的焊缝长度为5d，纵向钢筋之间的短焊缝长度为2.5d ，d 为纵向钢筋直径。采用单面焊时，焊缝长度加倍。T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂负弯矩 ( 图3.19) 。板内主筋的直径不小于10mm，间距不应大于200mm。 垂直于主钢筋还应

13、设置分布钢筋，直径不小于8mm，间距不大于200mm，截面面积不小于设置分布钢筋的板的截面面积的0.1%。3.2.3横隔梁布置与构造1横隔梁布置横隔梁在装配式T 形梁桥中起着保证各根主梁相互连接成整体的作用，它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能显著加强全桥的整体性；有中横隔梁的梁桥，荷载横向分布比较均匀，且可以减轻翼板接缝处的纵向开裂现象。一般来说， 当梁横向刚性连接时，横隔梁的间距不应大于10m，当为铰接时，其间距可取5m 左右。对于钢筋混凝土简支梁桥，一般在梁端、跨中和四分点处各设一道横隔梁就可满足要求。2横隔梁尺寸跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度，通常可取为主梁高

14、度的3/4 左右。从运输和安装阶段的稳定性考虑， 端横隔梁应做成与主梁同高， 但如果端横隔梁底部与主梁底缘之间留有一定的空隙， 或做成与中横隔梁同高， 对安装和检查支座有利。 具体可视工地施工的情况而定。横隔梁的宽度可取1220cm，最常用的为1518cm，且宜做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便于脱模。3横隔梁配筋图 3.20 所示为常用的中主梁中横隔梁的构造形式。对装配式钢筋混凝土 T形梁桥而言，其横隔梁近似于弹性支承于各根主梁上的连续梁，承受正、负两种弯矩。因此，靠近下缘布置有四根承受正弯矩的钢筋（N1），上缘配有两根承受负弯矩的钢筋（N1）。当采用焊接钢板连接时，受力钢筋焊接钢板及锚固钢

15、筋（N 2, N 3）焊在一起做成钢筋骨架。横隔梁中一般不需配置斜钢筋，剪力由箍筋承受。图 3.20 中主梁的横隔梁配筋图 ( 尺寸单位： cm)3.2.4主梁的横向连接装配式 T 形梁桥通常均借助横隔梁和桥面板的接头使所有主梁连接成整体。接头要有足够的强度， 以保证结构的整体性， 并使在运营过程中不致因荷载反复作用和冲击作用而发生松动。常用的接头形式有以下几种。1焊接钢板接头图 3.21 为常用的钢板连接的接头构造。钢板接头分别设在横隔梁靠近下缘的两侧和T梁翼板处，焊接钢板预先与横隔梁的受力钢筋焊在一起做成安装骨架。当T 梁安装就位后，即在预埋焊接钢板上再加焊盖接钢板使联成整体。端横隔梁的焊

16、接钢板接头构造与中横隔梁相同，但由于其外侧 ( 近墩台一侧 ) 不好施焊，故焊接接头只设于内侧( 参见图3.16) 。相邻横隔梁之间的缝隙最好用水泥砂浆填满，所有外露钢板也应用水泥灰浆封盖。这种接头强度可靠，焊接后立即就能承受荷载，但现场要有焊接设备，而且有时需要在桥下进行仰焊，施工较困难。图 3.21 焊接钢板式接头图 3.22 扣环接头2扣环接头横隔梁扣环接头的构造如图3.21 所示。预制时横隔梁在接缝处伸出钢筋扣环A，安装时在相邻构件的扣环两侧安上接头扣环B，再在形成的圆环内插入短分布筋，就地浇筑接缝混凝土连成整体。这种连接构造往往也用于主梁间距较大而需要缩减预制构件尺寸和重量的场合，接

17、缝宽度约为O.200.60m。这种接头现浇混凝土数量较多，接头施工后也不能立即承受荷载，施工较复杂，但强度可靠，整体性及耐久性好。桥规 规定：预制 T 形截面梁的桥面板横向连接和横隔梁连接，宜采用现浇混凝土整体连接。常用的做法即是采用扣环接头。桥面板横向扣环接头如图3.23 所示。图 3.23 桥面板横向扣环接头 ( 尺寸单位： cm)3桥面板的企口铰连接对未采用扣环节头连接的桥面板， 过去是作为自由悬臂板处理的。 为了改善挑出翼板的受力状态， 可以将悬臂板也连接起来， 做成企口铰接的形式。 图 3.24a 为主梁翼板内伸出连接钢筋，交叉弯制后在接缝处再放局部的钢筋网，并浇筑在铺装层内。或将顶

18、钢筋伸出，弯转套在一根长的钢筋上，形成纵向铰（如图3.24b ）。3.2.5装配式钢筋混凝土简支梁桥实例图 3.25 所示为标准跨径为20m 的装配C25 水泥混凝土式 T 梁钢筋构造。荷载等级为汽车超20级，挂车 120 级( 见旧 ?桥规 ?) 。主梁全长为 19.96m（多跨布置时， 相邻梁端之间留有4cm 的伸缩缝），梁高1.5m，设有5 道横隔梁，支座中心至梁端的距离为0.23m。每根梁内总共配置14 根 32 HRB335级纵向受力钢筋（编号：N l N），其中位于6梁底的 4 根N( 占主筋截面积的20以上 ) 通1过梁端支承中心，其余10 根则按梁的弯矩图形在不同位置弯起。设于梁顶部的架立钢筋N （7 22HRB335）图 3.24 主梁翼板连接构造在梁端向下弯折并与伸出支承中心的主筋N1相焊接。箍筋N11 和N12采用